Система аварийного торможения инвалидного кресла-коляски с электроприводом

• Автор: Согрин, Андрей Игоревич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

ВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТОРМОЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ИКК

1.1 Состояние и тенденции развития инвалидных колясок

с электроприводом

1.2 Принципы построения и основные функциональные

узлы электропривода ИКК

1.3 Особенности реализации тормозных режимов

в электроприводе ИКК

1.4 Вводы по главе

2. ДИНАМИКА ДВИЖЕНИЯ ИКК

2.1 Описание основных режимов движения инвалидной коляски

2.2 Математическое описание тормозных режимов ИКК
2.3 Математическая модель движения ИКК
2.4 Выводы по главе
3. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА
УСТРОЙСТВ АВАРИЙНОГО ТОРМОЖЕНИЯ ИКК С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
3.1 Сравнительная оценка устройств аварийного торможения
по энергетическим показателям и функциональным свойствам
3.2 Математическое описание электромеханического
и электромагнитного тормозов
3.3 Оптимальное проектирование устройства аварийного торможения ИКК
3.4 Алгоритм управление аварийным тормозом
3.5 Методика проектирования тормозных устройств ИКК
3.6 Выводы по главе

4. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВ АВАРИЙНОГО ТОРМОЖЕНИЯ ИКК
4.1 Структура системы аварийного торможения
4.2 Размещение узлов электропривода
4.3 Испытания ИКК
4.4 Опыт эксплуатации
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Технические данные ИКК с электроприводом
Приложение 2. Технические данные электромагнитных пружинных
тормозов фирмы Могд
Приложение 3. Программы расчета магнитного поля в объеме
электромагнитного тормоза
Приложение 4. Программы обработки экспериментальных
данных
Приложение 5. Результаты полного факторного эксперимента
Приложение 6. Результаты экспериментов, проведенных по
ортогональному плану второго порядка
Приложение 7. Амплитуды гармоник основного и реактивного
усилий
Приложение 8. Характеристики источников питания

Актуальность работы обусловлена необходимостью создания надежных, экономичных и удобных в эксплуатации индивидуальных транспортных средств с электроприводом для инвалидов. Использование инвалидной коляски (ИКК) с электрическим приводом открывает перед такими людьми более широкие возможности в плане самореализации, а для некоторых инвалидов передвижение на коляске с электрической тягой является единственно возможным способом перемещаться самостоятельно.
Применение электрической тяги для привода инвалидной коляски выдвигает на первый план проблемы не свойственные ИКК с ручным приводом, прежде всего, проблемы качества движения — перемещение на коляске с электроприводом должно быть комфортным и безопасным.
Проблемам электроприводных ИКК посвящены работы А.Б. Петленко [93],
Н.Ф. Васильева, А.Л. Логинова, А.Н. Чмыхова [21], Аль-масуда Тауфик [4]. В работах рассматриваются вопросы разработки ходовой части, электропривода, системы управления, алгоритмов управления, системы электроснабжения, оптимизации энергопотребления. Вопросам безопасности движения уделено внимание в работе A.B. Батаева [10].
Наиболее перспективным для применения в ИКК по технико-экономическим и эксплуатационным показателям является безредукторный электропривод с мотор-колесами. При соответствующем построении и алгоритмическом обеспечении системы управления безредукторный привод предоставляет самые широкие возможности по обеспечению безопасности и комфортности движения. В то же время, для безредукторного электропривода характерна проблема замедления и остановки коляски при пропадании питания на двигателях, когда нет никаких тормозящих сил, противодействующих движению, кроме незначительных сил трения. Известное решение указанной проблемы — введение в состав электропривода электромагнитного нормально замкнутого пружинного тормоза, блокирующего вал двигателя при аварии, существенно увеличивает энергопотребление привода и

колесами в плоскости дороги при //=/2 и при торможении только задними колесами, оказываются меньше, чем при торможении только передними колесами. В то же время отметим, что в наиболее часто используемой конструкции кресла-коляски ведущими являются колеса задней оси и тормозными приводами оснащаются именно эти колеса. Если торможение производится только колесами передней оси, то
2Угг=зг=*..ф •
Подставив Я2! из первого уравнения (2-9), после преобразований получим:
фП/2 „„„„ _ ггтпах 1
с^шах __ ГТ “ ‘
^-собсх = Я.тах-
-ktf
(2-12)
Ь- ф
где кі = ///I, к^кс/Ь.
Максимально возможное замедление при торможении передними колесами определим из выражения (2-8):
/2ф
І-/2СФ
-соза-Бша
0-^)ф . 1—Л-*Ф
соБа-эта
(2-13)
Аналогично найдем максимальную тормозную силу и максимальное замедление при торможении задними колесами. При этом
Е*Г=/£Г= фЯ22.
тах_ Ф^_соза = /гт«
гртах
Т2 ~
Ь + кс ф
атах = ?
Г 2
/,ф
-соБа-Бта
Г 1+^ф’ *,Ф
1 + £аФ
сова-вта
(2-14)
(2-15)
Выражения (2—10)—(2—15) позволяют рассчитать предельно достижимые замедления и предельно возможные тормозные силы в плоскости дороги при различных сочетаниях параметров транспортного средства и дорожных условий. По этим выражениям на рис. 2.3-2.6 построены зависимости предельных тормозных сил в плоскости дороги и предельных замедлений коляски от координат центра масс экипажа и дорожных условий.